Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe và FeS trong dung dịch HCl dư được dung…
a. Viết PTHH xảy ra. Tìm m ?
b. Thành phần trăm về khối lượng của FeS trong hỗn hợp X ?
Trước hết, chúng ta cùng tóm tắt đề bài và phân tích các dữ kiện:
Hỗn hợp X gồm Fe và FeS.
Hòa tan X trong dung dịch HCl dư.
Thu được dung dịch Y và 4,928 lít hỗn hợp khí Z.
Cho Z qua Pb(NO3)2 dư thu được 47,8 gam kết tủa đen.
Chúng ta cần tìm:
a. Các phương trình hóa học xảy ra. Tìm khối lượng m của hỗn hợp X.
b. Thành phần trăm về khối lượng của FeS trong hỗn hợp X.
Bây giờ, chúng ta cùng đi vào lời giải chi tiết.
Phần a. Viết PTHH xảy ra. Tìm m.
Bước 1: Xác định các chất phản ứng và sản phẩm.
Khi cho hỗn hợp X gồm Fe và FeS tác dụng với dung dịch HCl dư, chúng ta sẽ có các phản ứng sau:
Sắt (Fe) là kim loại đứng trước Hidro trong dãy hoạt động hóa học, nên nó sẽ phản ứng với axit HCl.
Sắt(II) sunfua (FeS) là một muối của kim loại đứng trước Hidro và anion gốc axit yếu (S2-). FeS sẽ phản ứng với axit mạnh như HCl.
Bước 2: Viết các phương trình hóa học.
Phản ứng của Fe với HCl:
Fe + 2HCl \(\rightarrow\) FeCl2 + H2\uparrow
Phản ứng của FeS với HCl:
FeS + 2HCl \(\rightarrow\) FeCl2 + H2S\uparrow
Bước 3: Phân tích hỗn hợp khí Z và kết tủa.
Hỗn hợp khí Z thoát ra là sản phẩm của hai phản ứng trên, bao gồm khí H2 và khí H2S.
Khi cho hỗn hợp khí Z qua dung dịch Pb(NO3)2 dư, chúng ta thu được kết tủa đen. Trong hai khí H2 và H2S, chỉ có H2S mới phản ứng với muối của kim loại nặng để tạo kết tủa. Khí H2 không phản ứng với Pb(NO3)2.
Phản ứng tạo kết tủa đen:
H2S + Pb(NO3)2 \(\rightarrow\) PbS\downarrow + 2HNO3
Kết tủa đen ở đây chính là chì(II) sunfua (PbS).
Bước 4: Sử dụng các dữ kiện về thể tích khí và khối lượng kết tủa để tính số mol.
Đề bài cho thể tích hỗn hợp khí Z là 4,928 lít. Ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc), 1 mol khí chiếm 22,4 lít.
Số mol hỗn hợp khí Z là:
n_Z = \(\frac{V_Z}{22,4} = \frac{4,928}{22,4} = 0,22\) mol.
Đề bài cho khối lượng kết tủa đen (PbS) là 47,8 gam.
Khối lượng mol của PbS là: M_PbS = M_Pb + M_S = 207 + 32 = 239 g/mol.
Số mol kết tủa PbS là:
n_PbS = \(\frac{m_{PbS}}{M_{PbS}} = \frac{47,8}{239} = 0,2\) mol.
Bước 5: Liên hệ số mol kết tủa với số mol các chất trong hỗn hợp khí và hỗn hợp ban đầu.
Từ phương trình phản ứng:
H2S + Pb(NO3)2 \(\rightarrow\) PbS\downarrow + 2HNO3
Ta thấy tỉ lệ mol là 1:1. Vậy số mol H2S bằng số mol PbS.
n_H2S = n_PbS = 0,2 mol.
Hỗn hợp khí Z gồm H2 và H2S.
n_Z = n_H2 + n_H2S
0,22 = n_H2 + 0,2
n_H2 = 0,22 – 0,2 = 0,02 mol.
Bây giờ, chúng ta có số mol của từng khí trong hỗn hợp Z:
n_H2 = 0,02 mol
n_H2S = 0,2 mol
Bước 6: Tính khối lượng của Fe và FeS trong hỗn hợp X.
Từ phương trình Fe + 2HCl \(\rightarrow\) FeCl2 + H2\uparrow, ta thấy n_Fe = n_H2.
Vậy số mol của Fe là:
n_Fe = 0,02 mol.
Khối lượng của Fe là:
m_Fe = n_Fe M_Fe = 0,02 56 = 1,12 gam.
Từ phương trình FeS + 2HCl \(\rightarrow\) FeCl2 + H2S\uparrow, ta thấy n_FeS = n_H2S.
Vậy số mol của FeS là:
n_FeS = 0,2 mol.
Khối lượng của FeS là:
m_FeS = n_FeS M_FeS = 0,2 (56 + 32) = 0,2 * 88 = 17,6 gam.
Bước 7: Tính tổng khối lượng m của hỗn hợp X.
m = m_Fe + m_FeS
m = 1,12 + 17,6 = 18,72 gam.
Vậy, ta đã hoàn thành phần a.
Phần b. Thành phần trăm về khối lượng của FeS trong hỗn hợp X.
Bước 1: Tính thành phần phần trăm về khối lượng của FeS.
Thành phần trăm về khối lượng của một chất trong hỗn hợp được tính bằng công thức:
% khối lượng chất = \(\frac{m_{chất}}{m_{hỗn hợp}} \times 100\%\)
Áp dụng công thức này cho FeS:
% m_FeS = \(\frac{m_{FeS}}{m_X} \times 100\%\)
% m_FeS = \(\frac{17,6}{18,72} \times 100\%\)
% m_FeS \(\approx 93,91\%\)
Vậy, thành phần phần trăm về khối lượng của FeS trong hỗn hợp X là khoảng 93,91%.
Chúng ta đã giải xong bài tập này. Các em thấy không, chỉ cần bám sát vào các phương trình hóa học, các định luật về mối liên hệ giữa khối lượng, số mol và thể tích, chúng ta có thể giải quyết bài toán một cách logic và chính xác.
Nhớ ôn tập lại các khái niệm về axit, muối, tính tan, và cách nhận biết các khí nhé các em. Hẹn gặp lại các em trong buổi học tiếp theo!
a) PTHH:
\(Fe+HCl→FeCl_2+H_2↑\)
\(FeS+2HCl→FeCl_2+H_2S↑\)
– Hỗn hợp khí \(Z\) gồm: \(H_2\) và \(H_2S\)
\(Pb(NO_3)_2+H_2S→PbS↓+2HNO_3\)
– \(PbS:\) \(↓\) đen.
\(n_{PbS}=\dfrac{47,8}{239}=0,2(mol)\)
→ \(n_{H_2S}=n_{PbS}=0,2(mol)\)
Ta có: \(n_{Z}=\dfrac{4,928}{22,4}=0,22(mol)\)
→ \(n_{H_2}=n_{Z}-n_{H_2S}=0,22-0,2=0,02(mol)\)
Mặt khác ta lại có:
\(n_{Fe}=n_{H_2}=0,02(mol)\) → \(m_{Fe}=0,02×56=1,12(g)\)
\(n_{FeS}=n_{H_2S}=0,2(mol)\) → \(m_{FeS}=0,2×88=17,6(g)\)
⇒ \(m_{X}=1,12+17,6=18,72(g)\)
b) %\(m_{FeS}=\dfrac{17,6}{18,72}×100\)% \(=\) \(94,02\)%
Đáp án:
a, m=18,72g
b, %mFes=94,02%
Giải thích các bước giải: